Bài giảng Kỹ thuật điện: Chương 5 - Máy điện 1 chiều

Chương 5 Máy điện 1 chiều thuộc bài giảng Kỹ thuật điện trình bày 1 cách khái quát về máy điện 1 chiều, các thông số của máy, chế độ làm việc và quá trình làm việc của máy điện 1 chiều. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung tài liệu để có thêm tài liệu phục vụ nhu cầu học tập và nghiên cứu.

CHƯƠNG – MÁY ĐIỆN CHIỀU KỸ THUẬT ĐIỆN Nguyên lý làm việc Cấu tạo máy điện chiều Sức điện động mômen điện từ máy điện chiều Phản ứng phần ứng Tia lửa điện chổi than vành góp Phân loại máy điện chiều Máy phát điện chiều Chế độ động chiều Bộ môn TBĐ - ĐT KỸ THUẬT ĐIỆN CHƯƠNG – MÁY ĐIỆN CHIỀU Máy điện chiều sử dụng nhiều ứng dụng công nghiêp, dân dụng - Mômen khởi động lớn - Điều chỉnh tốc độ dải rộng, liên tục, dễ dàng * Hệ thống chổi than vành góp  tia lửa điện Bộ môn TBĐ - ĐT 5.1 – nguyên lý làm việc KỸ THUẬT ĐIỆN b etd * chế độ máy phát etd  B.l.v Độ lớn: N Chiều: theo qui tắc bàn tay phải etd a + d - b b c c a a c + b n a - b b S d  d + - c + d a a c - n d + - + c d Bộ môn TBĐ - ĐT KỸ THUẬT ĐIỆN 5.2 – Cấu tạo MĐ chiều A – Stato (phần cảm) * Vỏ máy: từ thép ống, phần mạch từ * Cực từ chính: nam châm điện (có thể nam châm vĩnh cửu) - Lõi thép: làm từ thép đúc - Dây quấn cực từ chính: dây quấn kích từ  từ thơng 0 * Cực từ phụ: làm giảm tia lửa điện chổi than vành góp Bộ mơn TBĐ - ĐT KỸ THUẬT ĐIỆN 5.2 – Cấu tạo MĐ chiều B – Roto (phần ứng) * Lõi thép: ghép từ thép ktđ * Dây quấn phần ứng: ghép từ phần tử (khung dây) nối tiếp  Các phần tử chia thành mạch nhánh song song - Ký hiệu số mạch nhánh song song : 2a  Sđđ máy = sđđ nhánh song song N N E  e  B lv u 2a td 2a tb Bộ môn TBĐ - ĐT 5.2 – Cấu tạo MĐ chiều KỸ THUẬT ĐIỆN * Cổ góp: ghép phiến đồng * Chổi than: Chổi than Cổ góp Lò xo ép chổi than Phiến góp KL: Máy điện chiều có cấu tạo phức tạp nhiều so với máy điện KĐB pha Bộ môn TBĐ - ĐT 5.3 – SĐĐ mômen điện từ KỸ THUẬT ĐIỆN Sức điện động phần ứng: Eư * Giả thiết: Máy điện có N dẫn 2a nhánh song song N Eu  etd 2a etd  B.l.v  - từ thông mặt cực từ B v  S D 2n 60 S D 2p Đặt : + +  D 2n N pN  Eu  l  Eu  .n Dl 60 2a 60a 2p pN ke  60a N l  Eu  ke .n nmf +  + +      S * KL: Sức điện động phần ứng phụ thuộc vào kết cấu máy điện (ke), từ thông (), tốc độ roto (n) Bộ môn TBĐ - ĐT 5.3 – SĐĐ mômen điện từ KỸ THUẬT ĐIỆN Mômen điện từ MĐ chiều: Mđt M dt  Pdt roto pN M dt  .I u 2a Pdt  Eu I u 2n roto  60 pN Đặt : k M  2a  M dt  kM .I u * KL: Mômen điện từ phụ thuộc vào kết cấu máy điện, từ thơng dòng điện phần ứng - Ở chế độ động cơ: Đổi chiều quay roto cách đổi chiều từ thông () đổi chiều dòng điện (Iu) Bộ mơn TBĐ - ĐT 5.4 – Từ trường phản ứng phần ứng KỸ THUẬT ĐIỆN Từ trường (TT) phần cảm (từ trường chính): - Khi khơng tải: m TT hình học I kt  Iu   TT máy dòng kích từ sinh S N Đặc điểm: - Phân bố khe hở không khí n - đối xứng qua đường trung tính hình học mn  Thanh dẫn qua trung tính hình học không cảm ứng sđđ  Chổi than đặt đường trung tính hình học Từ trường phần ứng: - Khi Iu   TT phần ứng ngang trục Bộ môn TBĐ - ĐT 5.4 – Từ trường phản ứng phần ứng KỸ THUẬT ĐIỆN Phản ứng phần ứng: TT vật lý - Ở chế độ mang tải: I kt  II I Iu   TT phần ứng tác động lên TT phần cảm  Tạo từ trường tổng MĐ chiều  Gọi phản ứng phần ứng + góc I, III phản ứng trợ từ   tăng + góc II, IV phản ứng khử từ   giảm III IV  Biến dạng từ trường, dịch chuyển đường trung tính hình học  đường trung tính vật lý  giảm: Eu  ( MF ) M đt  ( ĐC ) - Khắc phục cách đặt thêm dây quấn bù mặt cực từ stato 10 Bộ môn TBĐ - ĐT KỸ THUẬT ĐIỆN 5.5 – Tia lửa điện chổi than vành góp Hiện tượng: - Có tiếp xúc trượt chổi than vành góp - Có dòng điện chạy qua tiếp xúc trượt  Dòng điện lớn đến giá trị định xuất tia lửa điện Nguyên nhân: A – Nguyên nhân khí: * Cổ góp: khơng tròn, khơng nhẵn, mòn * Chổi than: không đủ lực ép, không chủng loại, mòn 11 Bộ mơn TBĐ - ĐT 5.5 – Tia lửa điện chổi than vành góp KỸ THUẬT ĐIỆN B – Nguyên nhân điện từ: Do trình đổi chiều dòng điện phần tử đổi chiều * Quá trình đổi chiều: a N + n 1 Iư n 2 Iư n Tại (2) phần tử a có sđđ: e p  eL  eM  eq Sđđ phản kháng Iư Iư di dt di eM   M dt eq  B.l.v eL   L + nmf + + +      S Sđđ tự cảm Sđđ hỗ cảm Sđđ quay Dòng điện sđđ phản kháng sinh bị ngắt thời điểm (3)  tia lửa điện KỸ THUẬT ĐIỆN 5.5 – Tia lửa điện chổi than vành góp Biện pháp khắc phục: - Triệt tiêu sức điện động phản kháng phần tử đổi chiều  Sử dụng cực từ phụ: + đặt cực từ + nằm vùng đổi chiều + sinh từ thông cho phần tử đổi chiều cảm ứng sđđ ephụ = ep ngược chiều với ep  dây quấn phụ nối tiếp với dây quấn phần ứng N Cực từ phụ + + nmf + + +      S  Dịch chổi than phía đường trung tính vật lý , sử dụng dây quấn bù 13 Bộ môn TBĐ - ĐT 5.5 – Tia lửa điện chổi than vành góp KỸ THUẬT ĐIỆN Iư n * Sử dụng cực từ phụ: S N U * Dịch chổi than phía đường trung tính vật lý , sử dụng dây quấn bù n - + n Iư 14 Bộ môn TBĐ - ĐT 5.6 – Phân loại máy điện chiều KỸ THUẬT ĐIỆN Dựa mối quan hệ điện dây quấn kích từ dây quấn phần ứng MĐ1 chiều kích từ độc lập: kt Phần ứng MĐ1 chiều kích song song: kt U Ukt Phần ứng U R điều chỉnh MĐ1 chiều kích nối tiếp: MĐ1 chiều kích hỗn hợp: song song + nối tiếp kt Phần ứng U độc lập + nối tiếp 15 Bộ môn TBĐ - ĐT 5.7 – Máy phát điện chiều KỸ THUẬT ĐIỆN Quá trình thành lập điện áp cực máy phát chiều: * Điều kiện: n  const Iu  Tốc độ quay không đổi Không tải kt 1.a – Máy phát chiều kích từ độc lập Rđc U Ikt + roto quay với tốc độ n + Ukt + tăng dần Ikt  0 tăng  Eu  ke .n Phần ứng - Eu  U  U0 U0 Edư Ikt 16 Bộ môn TBĐ - ĐT 5.7 – Máy phát điện chiều KỸ THUẬT ĐIỆN 1.b – Máy phát chiều kích từ song song Điều kiện: * Phải có từ dư dư  Edu  ke  du n kt Edu  Ikt   * Từ thông  phải chiều với dư U  I kt Rkt Nếu đường U  I kt Rkt Rkt  Rdâykt  Rchôithan Eư tiếp tuyến với U  f ( I kt ) U  I kt Rkt U  f ( I kt )  Đường tới hạn * Rkt  Rth U R điều chỉnh  tăng  U tăng Mạch kích từ: Phần ứng th Edư  Ikt 17 Bộ môn TBĐ - ĐT 5.7 – Máy phát điện chiều KỸ THUẬT ĐIỆN Đặc tính ngồi máy phát chiều: Là quan hệ điện áp cực máy phát với dòng điện tải I kt  const Điều kiện: n  const Phương trình điện: Eu  ke .n Ru  Rdâyu  Rtx  Pphu  ( Rbù  Rkt ) kt U  Eu  I u Ru 2.a – Máy phát chiều kích từ độc lập Ikt Phần ứng I  Iu Eu I  Iư   Iư.Rư   U U0 U Ztải + Ukt - Khi tăng tải : Phản ứng phần ứng tăng: Rđc I Iư KTĐL    Eư   U  I 18 Bộ môn TBĐ - ĐT KỸ THUẬT ĐIỆN 5.7 – Máy phát điện chiều 2.b – Máy phát chiều kích từ song song Ikt I u  I  I kt kt Do Ikt